ES2308910A1 - Seguidor solar biaxial. - Google Patents
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Abstract
Seguidor solar biaxial. Comprende una plataforma fija (1) portadora de un carril circular (2), donde se apoyan unos elementos de rodadura a los que está unido un bastidor móvil (4) con estructura en rampa (5) que soporta unos paneles solares (P), agrupados en hileras (H), estando los paneles (P) de cada hilera (H) ligados a un correspondiente eje giratorio (E1-E4), soportado en dicha estructura en rampa (5), y medios para desplazar el bastidor (4) y los ejes (E1-E4) de acuerdo a una configuración predeterminada. El bastidor (4) comprende una base (B) a la que están unidos dichos elementos de rodadura y la estructura en rampa (5) se encuentra dispuesta sobreelevada, por encima de dicha base (B), distanciada de la plataforma fija (1) y formada por dos vigas de apoyo (6, 7) que delimitan un plano oblicuo que están separadas entre sí una distancia superior al diámetro del carril (2).
Description
Seguidor solar biaxial.
La presente invención se refiere al sector de
instalaciones solares fotovoltaicas destinadas al aprovechamiento
de la energía solar por medio de su conversión directa en energía
eléctrica y más en concreto concierne a aquellas instalaciones
basadas en seguidores solares activos, es decir en estructuras de
soporte orientables en dos ejes, animadas de movimiento controlado
sincronizado de forma muy precisa con la posición en cada momento
del sol y que incorporan o agrupan una pluralidad de paneles o
módulos fotovoltaicos. La estructura de soporte del seguidor
permite, mediante el desplazamiento coordinado de varias de sus
partes, seguir la ruta del sol desde que aparece por el Este hasta
que se oculta en el Oeste, facultando que los paneles solares estén
siempre enfrentados directamente al sol.
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Se conocen diferentes propuestas referentes a
seguidores solares, también conocidos como dispositivos
orientadores solares, que con el fin de conseguir el máximo
aprovechamiento de la energía solar constan de mecanismos y sistemas
de control que permiten orientar a una serie de paneles solares a
lo largo del día de manera que el sol incida sobre ellos de manera
sustancialmente perpendicular.
El modelo de utilidad
ES-A-1050814 concierne a uno de
dichos seguidores solares, el cual consta de una plataforma fija
definida por un carril circular sustentado por pilares que lo
elevan del suelo y lo mantienen a nivel para permitir que una
plataforma giratoria situada encima y provista de ruedas, gire para
orientarse en azimut. Esta plataforma giratoria es portadora de una
pluralidad de placas solares dispuestas en filas y columnas sobre
una superficie en rampa. A su vez, cada una de las filas de placas
solares es giratoria alrededor de un eje común a todas ellas, para
orientarse desde una posición vertical en la que reciben los rayos
solares al amanecer, hasta que adquiere la posición más angulada a
mediodía cuando el sol está más alto. Por su parte, el giro en
azimut de la plataforma móvil, simultáneo con el de angulación de
las placas, se lleva a cabo al tener acoplado una de las ruedas un
motorreductor, girando hasta 210°, equivalente a catorce horas del
recorrido solar aparente, desde la salida del astro hasta el
ocaso.
En el modelo de utilidad
ES-A-1059027 se propone una base
giratoria para instalaciones de placas solares, formada por un
carril circular en forma de U, sobre una plataforma fija o bancada
sostenida por pilares que lo sitúan a nivel según la orografía de la
zona a instalar y, definida sobre el carril una estructura inclinada
móvil con una pluralidad de placas solares dispuestas en filas y
columnas sobre esta superficie en rampa. Esta estructura inclinada
se une y acopla al carril circular fijo mediante unos rodamientos
perpendiculares, que le confieren movilidad angular, además de
servir de guía al movimiento giratorio.
Tanto la base de la superficie en rampa de
ES-A-1050814, es decir la allí
denominada como plataforma giratoria, como la equivalente de la
ES-A-1059027, denominada en
conjunto como estructura inclinada móvil, se encuentran directamente
acopladas giratoriamente a los respectivos carriles circulares,
siendo así el diámetro de dichos carriles circulares
sustancialmente igual a la distancia entre las dos rampas, lo cual
impone unas restricciones de diseño, especialmente en cuanto a
envergadura, deseables de ser superadas.
Por lo demás las inclinaciones de las rampas de
soporte de los grupos de paneles solares de
ES-A-1050814, y la distribución de
las hileras de paneles determinan que en determinados períodos de
insolación la orientación de los paneles origine una sombra en los
paneles inmediatos con pérdida del rendimiento de la
instalación.
La patente
US-A-5191875 concierne a una caldera
solar que incluye un panel solar acoplado de manera pivotable a una
estructura, la cual es giratoria respecto a una base que incorpora
un carril por el que circulan unas ruedas fijadas a la estructura
giratoria. La estructura consta de una serie de travesaños y brazos
de soporte que le confieren cierta rigidez, pero no obstante su
configuración también tiene los inconvenientes de los dos
documentos citados, es decir que la base de la estructura se
encuentra directamente acoplada giratoriamente al respectivo carril
circular, siendo el diámetro del carril circular sustancialmente
igual a la anchura de la estructura y del panel, lo cual implica
las comentadas restricciones de diseño en cuanto a envergadura.
Por otra parte existen propuestas encaminadas a
disminuir el ángulo de inclinación de la estructura en rampa, con
el fin de disminuir el área de paneles enfrentado al viento
horizontal, la altura total del seguidor, el momento de vuelco, todo
ello con el beneficio final de conseguir un potencial ahorro de
material de la estructura debido al hecho que la fuerza del viento
sería menor sobre una estructura con un menor ángulo de
inclinación. Por ejemplo en los modelos de utilidad anteriormente
citados dicha estructura tiene una inclinación de 13° en
ES-A-1050814 y de 28° en
ES-A-1059027.
El posible beneficio conseguido al construir una
estructura en rampa con una inclinación no muy grande, provoca el
inconveniente de tener la necesidad de distanciar más las filas de
paneles para evitar el auto-sombreado, lo que
implica que también se tenga que aumentar la longitud de la
estructura en rampa (porque hay que aumentar la distancia entre
filas), con lo cual el potencial ahorro de material de la estructura
al no tener que resistir fuerzas del viento tan grandes como en
estructuras con un ángulo de inclinación mayor, puede llegar a
quedar compensado por la cantidad de material adicional a utilizar
debido al comentado aumento de longitud de la estructura
necesario.
Por lo que se refiere al giro de las placas
solares alrededor de un eje de rotación, existen diferentes
mecanismos encargados de llevar a cabo tal misión, algunos de los
cuales hacen girar simultáneamente a todos los ejes de todas las
filas, tal como es el caso del propuesto por el modelo de utilidad
ES-A-1050814.
En el modelo de utilidad
ES-A-1046171 se describe un
mecanismo encargado de hacer pivotar un eje de unos paneles
solares, formado por una sirga guiada por unas poleas que desplazan
una pieza semicircular acoplada a dicho eje.
De lo anterior se desprende que la rentabilidad
de una instalación fotovoltaica no solo viene condicionada por el
uso de paneles fotovoltaicos eficaces sino que la estructura de
soporte sobre la que los paneles se colocan puede marcar una
diferencia sustancial y permitir alcanzar una rentabilidad más
eficiente.
La presente invención tiene como fin superar los
inconvenientes de los seguidores solares convencionales descritos
en el apartado anterior, aportando un seguidor solar con un
bastidor más elaborado que el que conforma la simple estructura en
rampa convencional, que permite sobreelevar a la comentada
estructura en rampa, y con ella a las hileras de paneles portados
por la misma, así como obviar las restricciones de diseño
comentadas, especialmente en cuanto a envergadura, posibilitando
que la envergadura de la estructura en rampa sea, en cuanto a su
anchura, de dimensiones mayores que el diámetro del carril circular
que permite girar al seguidor solar, a la vez que ofreciendo una
gran robustez y resistencia al viento al seguidor solar.
Asimismo la presente invención también tiene
como fin el aportar un seguidor solar cuya estructura en rampa tiene
una inclinación mayor que las de los seguidores convencionales, con
el fin de cubrir un área de suelo menor, pero que aun así está
diseñada de manera tal que ofrece unas buenas características de
resistencia al viento.
Para ello la presente invención concierne a un
seguidor solar biaxial, aplicable a una instalación solar
fotovoltaica, del tipo que comprende una plataforma fija,
horizontal, portadora de una pista o carril circular, unos elementos
de rodadura que apoyan sobre dicho carril y a los que está unido un
bastidor móvil que incluye una estructura en rampa que tiene
asociados una pluralidad de paneles solares, agrupados en hileras,
estando los paneles de cada hilera ligados a un correspondiente eje
giratorio, soportado en dicha estructura en rampa, y medios para
desplazar el citado bastidor y los citados ejes para orientar en
todo momento los paneles solares de acuerdo a una configuración
predeterminada.
Tal y como se ha apuntado anteriormente, a
diferencia de los seguidores convencionales en los cuales el
bastidor es la propia estructura en rampa que se asienta sobre el
carril circular a través de los correspondientes elementos de
rodadura, el bastidor del seguidor solar propuesto por la presente
invención comprende:
- una base a la que están unidos dichos
elementos de rodadura, y
- la estructura en rampa dispuesta sobreelevada
y asentada sobre dicha base a través de unos elementos intermedios
que la distancian de la citada plataforma fija, y formada por dos o
más vigas de apoyo, que delimitan un plano oblicuo, que están
separadas entre sí una distancia superior al diámetro del carril
circular.
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El bastidor propuesto por la invención permite,
para un carril circular de un mismo diámetro, ofrecer un plano
oblicuo de soporte para las hileras de paneles solares mucho mayor
que el que ofrecen los seguidores convencionales, y por tanto
proporcionar una superficie de captación solar mayor que la de los
seguidores convencionales.
Para un ejemplo de realización preferido los
mencionados ejes giratorios de las hileras de paneles solares se
extienden por sus dos extremos en voladizo más allá de dichas vigas
de apoyo, con lo cual la superficie total de captación solar es
incluso mucho mayor al no estar limitada a la anchura de la
estructura en rampa, la cual a su vez, como ya se ha explicado,
tampoco está limitada al diámetro del carril circular.
Con el fin de combinar las buenas
características de robustez y de resistencia al viento comentadas,
en el seguidor solar propuesto por la invención las comentadas
vigas de apoyo están inclinadas un ángulo sustancialmente igual al
ángulo de inclinación mínimo adoptable por cada panel más el ángulo
medio entre dicho ángulo de inclinación mínimo y el ángulo de
inclinación máximo adoptable por cada panel, siendo todos dichos
ángulos tomados respecto a la horizontal.
Resaltar que el hecho de aportar una estructura
en rampa sobreelevada, y por ende unos paneles solares
sobreelevados, permite esquivar los efectos negativos que posibles
irregularidades o inclinaciones del terreno donde se ubique el
seguidor solar pudiesen provocar al proyectar sombras indeseadas en
los paneles más próximos al suelo.
Con el fin de diseñar e instalar una instalación
solar fotovoltaica a partir de una pluralidad de seguidores solares
como el propuesto por la presente invención, pueden utilizarse
seguidores solares con respectivas estructuras en rampa
sobreelevadas a distintas alturas, en función de la ubicación que
vaya a tener cada seguidor solar, para evitar las mencionadas
sombras indeseadas provocadas por las irregularidades o
inclinaciones del terreno, o por otros seguidores solares contiguos,
o por otros elementos de la instalación fotovoltaica.
Las anteriores y otras ventajas y
características se comprenderán más plenamente a partir de la
siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con
referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título
ilustrativo y no limitativo, y en los que:
la Fig. 1 es una vista en perspectiva trasera
del seguidor solar propuesto por la invención,
la Fig. 2 es una vista en alzado lateral del
seguidor solar de la Fig. 1,
la Fig. 3 es una vista seccionada en alzado
lateral de parte del seguidor solar de la Fig. 2, que muestra el
mecanismo que hace girar a las hileras de paneles solares alrededor
de sus ejes de giro, para un ejemplo de realización, y
la Fig. 4 es una sección transversal ampliada de
parte de un carril en el interior del cual se desplaza un elemento
de rodadura del seguidor solar propuesto.
En la Fig. 1 pueden apreciarse los principales
elementos que conforman el seguidor solar propuesto por la presente
invención, que tal y como se ha descrito anteriormente es del tipo
que comprende una plataforma fija 1, horizontal, portadora de una
pista o carril circular 2, unos elementos de rodadura R que apoyan
sobre dicho carril 2 y a los que está unido un bastidor móvil 4 que
incluye una estructura en rampa 5 que tiene asociados una
pluralidad de paneles solares P, agrupados en hileras H, estando
los paneles P de cada hilera H ligados a un correspondiente eje
giratorio E_{1}-E_{4}, soportado en dicha
estructura en rampa 5, y medios para desplazar el citado bastidor 4
y los citados ejes E_{1}-E_{4} para orientar en
todo momento los paneles solares P de acuerdo a una configuración
predeterminada.
En la Fig. 4 puede observarse cómo uno de los
elementos de rodadura R se halla introducido en el carril circular
2, y soportado por una placa 3, la cual está a su vez fijada a la
base B del bastidor móvil 4.
El bastidor 4 comprende una base B a la que
están unidos dichos elementos de rodadura R y la estructura en
rampa 5 se encuentra dispuesta sobreelevada, por encima de dicha
base B, distanciada de la citada plataforma fija 1 y formada por dos
vigas de apoyo 6, 7 que delimitan un plano oblicuo que están
separadas entre sí una distancia que como puede observarse en la
Fig. 1 es superior al diámetro del carril circular 2, a diferencia
de los seguidores convencionales.
Tal y como se ha comentado en un apartado
anterior en el seguidor solar propuesto por la invención las
comentadas vigas 6, 7 de apoyo están inclinadas un ángulo
sustancialmente igual al ángulo de inclinación mínimo adoptable por
cada panel P más el ángulo medio entre dicho ángulo de inclinación
mínimo y el ángulo de inclinación máximo adoptable por cada panel
P, siendo todos dichos ángulos tomados respecto a la horizontal, es
decir que el ángulo inclinación de las vigas 6, 7 es igual a:
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Dichos ángulos de inclinación de los paneles P
son obviamente posibilitados al pivotar cada hilera H de paneles P
respecto a su respectivo eje de giro
E_{1}-E_{4}.
Para el ejemplo de realización ilustrado (ver
Fig. 3) las vigas de apoyo 6, 7 están inclinadas un ángulo de
sustancialmente 45 grados, lo cual es adecuado para un ángulo de
inclinación mínimo adoptable por cada panel P de sustancialmente 10
grados y un ángulo de inclinación máximo adoptable por cada panel P
de sustancialmente 80 grados.
Para otro ejemplo de realización, no ilustrado,
para el que los paneles P pudiesen inclinarse entre 10 y 90 grados,
las vigas de apoyo 6, 7 están inclinadas un ángulo de
sustancialmente 50 grados.
Dicha inclinación de las vigas 6, 7, es decir de
la estructura en rampa 5, unido a que los ejes giratorios
E_{1}-E_{4} de cada hilera H de paneles solares
P discurren transversales a dichas vigas de apoyo 6, 7 separados
entre sí una distancia suficiente, evita que en ninguna de las
posiciones adoptables por cada hilera H de paneles P la incidencia
perpendicular del sol sobre los paneles P de una hilera H produzca
una sombra sobre otra hilera de paneles P, siempre y cuando dicho
ángulo de inclinación de los paneles P se encuentre comprendido
entre el ángulo mínimo y el ángulo máximo, que para el ejemplo de
realización ilustrado se ha considerado que es de 10 y 80 grados
respectivamente.
Para el ejemplo de realización ilustrado por las
Figs. 1 y 2, el bastidor 4 comprende una porción de arranque que
integra varias columnas divergentes 8 reunidas por unos puntos
próximos a sus extremos libres 8a por unas vigas de refuerzo
transversales 9 que le dan consistencia.
El plano o sección superior ampliada respecto a
la base B, abarcada por dichos extremos libres 8a, define un apoyo
para unas piezas en escuadra o cartelas 10 unidas a dichas vigas de
apoyo 6, 7 formativas de la estructura en rampa 5, la cual se
asienta así sobre la base B a través de los denominados en un
apartado anterior de manera genérica como elementos intermedios,
que para el ejemplo de realización descrito e ilustrado están
formados por las comentadas columnas divergentes 8, unidas a su vez
por las comentadas vigas de refuerzo 9.
Como se había mencionado anteriormente, la
envergadura del seguidor solar propuesto no está limitada, en
cuanto a anchura, a la distancia entre las vigas de apoyo 6, 7,
sino que, tal y como se aprecia en la Fig. 1, para un ejemplo de
realización preferido los ejes giratorios
E_{1}-E_{4} de las hileras H de paneles solares
P se extienden por sus dos extremos en voladizo más allá de dichas
vigas de apoyo 6, 7, proporcionando así una superficie de captación
solar de una anchura mucho mayor que el diámetro del carril
circular 2.
Preferentemente el seguidor solar propuesto por
la invención dispone de entre tres y cinco ejes de giro
E_{1}-E_{4}, con un ángulo mínimo de inclinación
de los paneles P de 10°, un ángulo de elevación máximo de los
paneles P de 80°, el conjunto de paneles P es de entre dos y cuatro
veces más ancho que alto, y el ángulo de inclinación de la
estructura en rampa 5 es de 45°.
Para el ejemplo de realización ilustrado, en
detalle en la Fig.3, los mencionados medios para desplazar los ejes
giratorios E_{1}-E_{4} de las hileras H de
paneles solares P comprenden un mecanismo de accionamiento 11
aplicado, a diferencia del propuesto por el modelo de utilidad
ES-A-1050814, a un solo eje E_{3}
y un mecanismo de transmisión formado por bielas 12 y palancas 13
para transmitir el movimiento a los otros ejes E_{1}, E_{2},
E_{4}.
El mecanismo de accionamiento 11 también
comprende, como en el modelo de utilidad
ES-A-1046171, una pieza semicircular
14 adosada a un panel P, pero en lugar de utilizar una sirga
desplazada a lo largo de unas poleas utiliza una cadena 15
desplazada, por un correspondiente motor, a lo largo de unos
engranajes o ruedas dentadas 16.
Un experto en la materia podría introducir
cambios y modificaciones en los ejemplos de realización descritos
sin salirse del alcance de la invención según está definido en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
1. Seguidor solar biaxial, aplicable a una
instalación solar fotovoltaica, del tipo que comprende una
plataforma fija (1), horizontal, portadora de una pista o carril
circular (2), unos elementos de rodadura (R) que apoyan sobre dicho
carril (2) y a los que está unido un bastidor móvil (4) que incluye
una estructura en rampa (5) que tiene asociados una pluralidad de
paneles solares (P), agrupados en hileras (H), estando los paneles
(P) de cada hilera (H) ligados a un correspondiente eje giratorio
(E_{1}-E_{4}), soportado en dicha estructura en
rampa (5), y medios para desplazar el citado bastidor (4) y los
citados ejes (E_{1}-E_{4}) para orientar en todo
momento los paneles solares (P) de acuerdo a una configuración
predeterminada, caracterizado porque el bastidor (4)
comprende una base (B) a la que están unidos dichos elementos de
rodadura (R) y porque la estructura en rampa (5) se encuentra
dispuesta sobreelevada, por encima de dicha base (B), distanciada
de la citada plataforma fija (1) y formada por al menos dos vigas
de apoyo (6, 7) que delimitan un plano oblicuo que están separadas
entre si una distancia superior al diámetro del carril circular
(2).
2. Seguidor solar según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichas vigas de apoyo (6, 7) están
inclinadas un ángulo sustancialmente igual al ángulo de inclinación
mínimo adoptable por cada panel (P) más el ángulo medio entre dicho
ángulo de inclinación mínimo y el ángulo de inclinación máximo
adoptables por cada panel (P), siendo todos dichos ángulos tomados
respecto a la horizontal.
3. Seguidor solar según la reivindicación 2,
caracterizado porque dichas vigas de apoyo (6, 7) están
inclinadas un ángulo de sustancialmente 45 grados, dicho ángulo de
inclinación mínimo adoptable por cada panel (P) es de
sustancialmente 10 grados y dicho ángulo de inclinación máximo
adoptable por cada panel (P) es de sustancialmente 80 grados,
siendo todos dichos ángulos tomados respecto a la horizontal.
4. Seguidor solar según la reivindicación 2,
caracterizado porque dichas vigas de apoyo (6, 7) están
inclinadas un ángulo de sustancialmente 50 grados, dicho ángulo de
inclinación mínimo adoptable por cada panel (P) es de
sustancialmente 10 grados y dicho ángulo de inclinación máximo
adoptable por cada panel (P) es de sustancialmente 90 grados,
siendo todos dichos ángulos tomados respecto a la horizontal.
5. Seguidor solar según la reivindicación 2, 3 ó
4, caracterizado porque dichos ejes giratorios
(E_{1}-E_{4}) de cada hilera (H) de paneles
solares (P) discurren transversales a dichas vigas de apoyo (6, 7)
separados entre sí una distancia suficiente como para que en
ninguna de las posiciones adoptables por cada hilera (H) de paneles
(P) la incidencia del sol sobre los paneles (P) de una hilera (H)
produzca una sombra sobre otra hilera de paneles (P), siempre y
cuando no se supere dicho ángulo de inclinación mínimo.
6. Seguidor solar según la reivindicación 1,
caracterizado porque el bastidor (4) comprende una porción
de arranque que integra varias columnas divergentes (8) reunidas
por unos puntos próximos a sus extremos libres (8a) por unas vigas
de refuerzo transversales (9) defiendo la sección superior ampliada
respecto a la base (B), abarcada por dichos extremos libres (8a),
un apoyo para unas piezas en escuadra o cartelas (10) unidas a
dichas vigas de apoyo (6, 7) formativas de la estructura en rampa
(5).
7. Seguidor solar según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios para desplazar los ejes
giratorios (E_{1}-E_{4}) de las hileras (H) de
paneles solares (P) comprenden un mecanismo de accionamiento (11)
aplicado a un eje (E_{3}) y un mecanismo de transmisión formado
por bielas (12) y palancas (13) para transmitir el movimiento a los
otros ejes (E_{1}, E_{2}, E_{4}).
8. Seguidor solar según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos ejes giratorios
(E_{1}-E_{4}) de las hileras (H) de paneles
solares (P) se extienden por sus dos extremos en voladizo más allá
de dichas vigas de apoyo (6, 7).
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